Radiometr Ludlum 26-1

Amerykańska firma Ludlum Measurements Inc (https://ludlums.com/) jest jednym z wiodących producentów profesjonalnego sprzętu dozymetrycznego na świecie. Została założona w 1962 r. przez Dona Ludluma (1932-2015), inżyniera elektryka, pracującego początkowo dla Eberline Instrument Company. Po pięciu latach pracy dla tej firmy postanowił założyć własny biznes. Szukając lokalizacji dla swojej firmy jeździł po kraju i  zatrzymał się na postój w Sweetwater w stanie Teksas. Nie planował tu zostać, jednak ostatecznie okazało się, że akurat to miasto spełnia jego wcześniej zdefiniowane wymogi. Początkowo firma mieściła się w kuchni jego domu, gdzie opracował pierwszy miernik - Ludlum Model 1. Stanowił on punkt wyjścia do nadal produkowanego Model 3 Survey Meter. Firma początkowo miała siedzibę przy 1219 East Broadway, zaś w 1975 r. przeprowadziła się do obecnej lokalizacji przy 501 Oak Street. W tym czasie, z dwóch pracowników, wliczając założyciela, rozwinęła się do 630 zatrudnionych w 11 oddziałach. Firmę cechuje nastawienie na klienta - to podejście Don Ludlum wyniósł z rodzinnego sklepu z częściami do maszyn, w której pracował za młodu. Całość historii firmy przedstawiona jest na jej stronie [LINK]

Tyle tytułem wstępu, przejdźmy do omawiania radiometru Ludlum 26-1. 

Jest to jeden całej rodziny z pięciu kompaktowych przenośnych radiometrów o charakterystycznej obudowie, łączącej w sobie zarówno sondę, jak i pulpit pomiarowy:

• Ludlum 26 Integrated Frisker
• Ludlum 26-1 Integrated Frisker
• Ludlum 26-2 Integrated Frisker with Timed Frisk
• Ludlum 26-3 High Range Frisker
• Ludlum 26S Integrated Scintillator Frisker

Poszczególne modele różnią się głównie liczbą funkcji, w tym możliwością zmiany jednostki pomiaru, jak również zakresem. Z wyjątkiem scyntylacyjnego modelu 26S, wszystkie mają okienkowy licznik G-M typu pancake. Systematyka tych przyrządów może się wydawać skomplikowana, na szczęście producent na swej stronie zamieszcza tabelaryczne porównanie w/w wersji:

https://ludlums.com/images/data_sheets/M26-series-comparison.pdf

Prezentowany model 26-1, wraz z bliźniaczym 26-3 (o rozszerzonym zakresie pomiaru mocy dawki ekspozycyjnej), ma najwięcej funkcji spośród całej rodziny i jest najbardziej użyteczny dla dozymetrysty amatora: 

Ludlum 26-1 mierzy promieniowanie alfa, beta i gamma za pomocą wysokoczułego okienkowego licznika G-M o powierzchni 15,5 cm2, umieszczonego 3,2 mm poniżej ochronnej kratki. 

Producent nie podaje zakresu mierzonych energii poszczególnych rodzajów promieniowania, a jedynie wydajność pomiaru emisji od poszczególnych izotopów (geometria 4 pi): 

• alfa: 
• 11% - 239Pu 
• beta: 

• 18% - 99Tc
• 32% - 32P
• 2% - 14C
• 22% - 90Sr/Y90 
• 0.2 % - 125I 

https://ludlums.com/products/all-products/product/model-26-1-series#graphs

• gamma: 
• 3300 cpm/mR/h lub 5.5 cps/μSv/h (137Cs); 
• ≤ 1% for 99mTc 

Jak widać, wydajność zastosowanego licznika dla emisji alfa i beta jest przeszło dwukrotnie mniejsza niż tego z Victoreen 190 [LINK]. Tym niemniej jest to jeden z najczulszych liczników okienkowych spośród omawianych przeze mnie dozymetrów.

Do pomiaru promieniowania gamma producent rekomenduje nakładkę wyrównującą charakterystykę energetyczną (Dose Equivalent Filter). 

Nakładka pozwala na miarodajny pomiar mocy dawki promieniowania gamma bez zawyżenia przez niskoenergetyczną emisję, jak również towarzyszące promieniowanie alfa i beta. Po jej zastosowaniu krzywa charakterystyki staje się bardzo płaska:

https://ludlums.com/products/all-products/product/model-26-1-series#graphs

Filtr do pomiaru mocy dawki stanowi wyposażenie dodatkowe, w podstawowym fabrycznym zestawie mamy tylko ochronną nakładkę na okienko licznika, wykonaną z pleksi, z przypominającym napisem Remove before using. Mój egzemplarz ma akurat obie nakładki:

Wynik podawany jest na wyświetlaczu LCD o czterech cyfrach i kilku dodatkowych znacznikach:

• kontrolka niskiego poziomu baterii, 
• kontrolka alarmu progowego, 
• oznaczenie bieżącego trybu pracy 
• jednostka pomiaru. 

Wszystkie symbole na wyświetlaczu pokazują się w momencie uruchomienia przyrządu, wraz z sygnałem dźwiękowym:

Później dozymetr wyświetla wersję oprogramowania i przechodzi do pomiaru. 

***

Wyświetlacz ma podświetlenie, które włącza się automatycznie w warunkach słabego oświetlenia, może też być włączone na stałe, ale kosztem znacznie większego zużycia baterii.

Radiometr obsługujemy trzema przyciskami membranowymi:

Są one pomalowane na jaskrawe kolory i oznaczone literami:

• zielony [K]: 
• krótkie przyciśnięcie włącza przyrząd
• w trybie RATE i MAX wyłącza dźwięk impulsów
• w trybie przelicznika uruchamia i resetuje pomiar
• długie przyciśnięcie wyłącza miernik (trzymamy i nie puszczamy, aż pojawi się odliczanie 3,2,1 i dozymetr wyłączy się)
• żółty [U] - zmienia jednostkę pomiaru w danym trybie pracy
• czerwony [M] - zmienia tryb pracy

Miernik ma następujące tryby pracy:

• RATE - pomiar uśredniany mocy dawki lub częstości zliczania 
• MAX - pomiar wartości szczytowej mocy dawki lub częstości zliczania, liczonej od ostatniego włączenia przyrządu
• COUNT - przelicznik zliczający impulsy lub dawkę w zadanym czasie. 

W każdym z tych trybów możemy przyciskiem [U] zmienić jednostkę pomiaru na jedną z dwóch, uprzednio wybranych w ustawieniach.

***

Podstawowym trybem pracy jest RATE, w którym radiometr uśrednia wynik na bieżąco zgodnie ze stałą czasu wybraną w ustawieniach lub ustalaną automatycznie, adekwatnie do aktualnego wyniku. Pomiar może się odbywać w jednostkach częstości zliczania (cps lub cpm), jak również mocy dawki (µSv/h lub mR/h) czy aktywności powierzchniowej (Bq/cm2) albo ogólnej (dpm). 

Jednostki zmieniamy przyciskiem [U], zaś wyboru dwóch jednostek, które możemy przełączyć dokonamy w ustawieniach, o czym za chwilę. Co ciekawe, jeśli moc dawki mierzymy w µSv/h, zakres kończy się na 1999 µSv/h (~199 mR/h), jednak jeśli mierzymy w mR/h, zakres rozszerzy się do 500 mR/h (~5000 µSv/h). Przekroczenie zakresu pomiarowego sygnalizowane jest miganiem wyniku. Z kolei brak odczytu przez 60 sekund, spowodowany uszkodzeniem licznika G-M albo bardzo niskim tłem naturalnym, powoduje miganie zera na wyświetlaczu.

Skuteczność filtra wyrównującego charakterystykę energetyczną przy pomiarze gamma jest wysoka. Podczas pomiaru mocy dawki od jodu-131 w tarczycy (2 tygodnie po podaniu 15 mCi) pomiar na powierzchni skóry wyniósł 940 µSv/h, podczas gdy RK-21-1C wykazał 896 µSv/h, RK-67 ok. 800 µSv/h, zaś Terra P+ 740 µSv/h.

***

Drugim trybem pracy jest MAX, w którym miernik wyświetla najwyższą wartość pomiaru (częstości zliczania lub mocy dawki) od ostatniego uruchomienia. Jednostki pomiaru są te same, co w trybie RATE.

W obu tych trybach (RATE i MAX) możemy wybrać stałą czasu: ręcznie, w zakresie 1-60 s, lub automatycznie, z możliwością wyboru jedynie czasu reakcji (Fast/Slow). Ustawienie na sztywno producent rekomenduje przy powtarzalnych pomiarach stałych aktywności. Z kolei wybór automatyczny sprawi, że radiometr sam dobierze stałą czasu do bieżącej częstości zliczania. Przy wyborze automatycznym możemy wybrać jeden z dwóch zestawów stałej czasu (Fast/Slow), odpowiadających szybszej lub wolniejszej reakcji na zmiany odczytu. Dodatkowo przy stałej automatycznej w razie nagłej zmiany poziomu promieniowania dozymetr automatycznie skróci stałą czasu do 1 s, by szybko rozpocząć nowy pomiar.

 W obu trybach dźwięk impulsów włączamy i wyłączamy, wciskając krótko włącznik [K].

***

Trzeci tryb pracy to przelicznik (COUNT). Pozwala on na zliczanie impulsów lub łącznej dawki przez czas zaprogramowany w ustawieniach. Włączamy go, przewijając kolejno tryby pracy przyciskiem [M], aż na wyświetlaczu zobaczymy symbol c (counts) lub µSv. Po chwili symbol ten zmieni się na czas zliczania, możemy wtedy przyciskiem [U] zmienić jednostkę (c - impulsy, µSv - dawka) i przyciskiem [K] uruchamiamy pomiar. Na wyświetlaczu zobaczymy wówczas upływający czas pomiaru.

Przyciskiem [K] zresetujemy pomiar podczas jego trwania, wówczas na wyświetlaczu z powrotem pojawi się zaprogramowany czas zliczania. Po zakończeniu pomiaru wynik będzie wyświetlany na wyświetlaczu dopóki go nie zresetujemy przyciskiem [K] albo nie przejdziemy do innego trybu pomiaru.

Przy wyniku nie ma oznaczenia jednostki, pozostaje więc pamiętać, że jeśli wynik jest liczbą całkowitą, to pomiar odbył się w impulsach, zaś obecność przecinka sygnalizuje dawkę w µSv.

Niestety zmiana czasu zliczania impulsów, jak również innych ustawień w tym radiometrze, jest bardzo kłopotliwa, ale o tym za chwilę.

Tryb przelicznika pozwala dokonać dokładnego pomiaru bardzo małych aktywności, poprzez porównanie liczby impulsów zliczonych od tła naturalnego i od danej próbki. Dzięki temu np. mogłem się przekonać, że wskazówki budzika Ruhla Duoclock wykazują aktywność większą niż tło - przez minutę radiometr zliczył 211 impulsów wobec 34 impulsów tła:

Zegar ten zresztą wyszukałem dzięki Ludlumowi, który wykazywał stały wzrost aktywności przy wskazówkach budzika, podczas gdy RKP-1-2 dawał odczyt na poziomie tła.

W trybie przelicznika nie działa dźwięk impulsów, zakończenie pomiaru też nie jest sygnalizowane.

***

Pracę radiometru we wszystkich trzech trybach przedstawiłem na poniższym filmiku:

Początkowo planowałem nagrać oddzielny filmik z każdym trybem pracy, ostatecznie jednak umieściłem je w jednym filmie, kosztem liczby źródeł zastosowanych przy każdym pomiarze. 

***

Wspomniałem o ustawieniach, które są niestety piętą achillesową tego przyrządu. Aby wejść do menu ustawień, musimy wyłączyć przyrząd, a następnie, po jego włączeniu, poczekać aż wyświetli się wersja oprogramowania (u mnie 105) i trzy razy w ciągu czterech sekund nacisnąć przycisk [M]. Jeśli nam się to uda, dozymetr wyświetli pierwsze ustawienie - współczynnik kalibracyjny. Tu niestety zaczynają się schody - jeśli nie zmodyfikujemy ustawienia przez 4 sekundy, miernik sam przejdzie do następnego ustawienia i tak kolejno, aż do końca, po czym wróci do normalnego trybu pracy. Musimy mieć więc wykutą na blachę kolejność ustawień, bo na sprawdzenie w instrukcji nie będzie zwyczajnie czasu - nie da się pozostawić dozymetru z włączonymi ustawieniami, łatwo też o omyłkowe zmodyfikowanie nie tego ustawienia, co planowaliśmy. 

Ustawienia możliwe do zmiany w tym menu przedstawiają się kolejno:

• Calibration Constant - współczynnik kalibracyjny dla pomiaru mocy dawki (domyślnie 3,30 kcpm/mR/h)
• Dead Time Correction - korekcja czasu martwego licznika (domyślnie 75 µs) 
• Efficiency - "wydajność" to stosunek liczby impulsów zarejestrowanych przez licznik do faktycznej liczby rozpadów powstałych w źródle, modyfikacja może być konieczna przy pomiarze w rozpadach na minutę (dpm), czyli rzeczywistej aktywności, uwzględniającej to, czego licznik nie zarejestrował, zmiana będzie też konieczna jeśli chcemy, by dozymetr, którego licznik ma powierzchnię 15 cm2 dawał wynik już przeliczony dla powierzchni 100 cm2
• Primary and Secondary Units - jednostki pomiaru (główna i dodatkowa), do wyboru: cps, cpm, Bq, dpm, mR/h i µSv/h
• Primary and Secondary Unit Alarm Levels - alarm progowy w głównej i dodatkowej jednostce pomiaru (000 - wyłączony, jeśli zmienimy jednostkę pomiaru względem tej, w której był zaprogramowany pomiar, alarm ulegnie wyłączeniu)
• Primary and Secondary Count Units - jednostki pomiaru w trybie przelicznika (główna i dodatkowa)
• Primary and Secondary Count Alarm Levels - jednostki alarmu w trybie przelicznika (główna i dodatkowa)
• Response Time - stała czasu (1-60 s, 0 - automatyczny, por. następny punkt)
• Auto-Response Rate  - automatyczny wybór stałej czasu w zależności od częstości zliczania, dostępne dwa zestawy wartości (Fast/Slow):

• Available Operational Modes - wyłączanie poszczególnych trybów pracy, funkcja charakterystyczna dla profesjonalnych przyrządów dozymetrycznych:
• 0 – RATE, MAX i COUNT 
• 1 – RATE i MAX 
• 2 – RATE i COUNT 
• 3 – tylko RATE 
• Count Time - czas zliczania w trybie przelicznika (1-20 min, domyślnie 1 minuta, jeśli wybierzemy 0, radiometr będzie zliczał aż do momentu ręcznego zresetowania)
• Low Light Threshold - poziom oświetlenia, przy którym automatycznie włączy się podświetlenie wyświetlacza (domyślnie 55)

Jak widać, jest to trochę skomplikowane, szczególnie na pierwszy rzut oka. Polecam dokładnie wczytać się w instrukcję [LINK] i zrobić małą ściągawkę z kolejności trybów.

Gdy wejdziemy w menu ustawień i pojawi się współczynnik kalibracyjny, od razu będzie w nim migać cyfra setek. Zmieniamy ją przyciskiem [M] po czym włącznikiem przechodzimy do następnej. Gdy zmienimy wszystkie cyfry zgodnie z potrzebą, przyciskiem [U] przechodzimy do następnego ustawienia albo czekamy 4 sekundy, by dozymetr sam przeszedł do kolejnej pozycji menu.

Oprócz tych ustawień Ludlum 26-1 ma jeszcze dwa mikroprzełączniki typu DIP, dostępne po rozkręceniu obudowy:

• nr 1 - włącza stałe działanie podświetlenia
• nr 2 - wyłącza możliwość zmodyfikowania ustawień z poziomu dozymetru (będzie można je tylko przeglądać)

Tych ustawień akurat nie zmieniałem, nie chcąc rozkręcać obudowy.

***

Zasilanie odbywa się z dwóch baterii AA umieszczonych pod klapką w uchwycie radiometru. Aby otworzyć klapkę, obracamy strzemiączko do smyczy i odchylamy wieko, aż zaczep po drugiej stronie wysunie się z uchwytu w obudowie.

Według producenta komplet baterii starcza na 1000 godzin pracy, przy czym stałe włączenie podświetlenia wyświetlacza skraca ten czas do połowy. Gdy pojawi się wskaźnik niskiego poziomu baterii, mamy przed sobą jeszcze 16 godzin pracy. 

Obudowa wykonana jest z tworzywa sztucznego pokrytego gumą. Z jednej strony zapewnia to wygodny, pewny chwyt i amortyzuje uderzenia, z drugiej bardzo przyciąga brud i utrudnia czyszczenie w porównaniu z gładkim plastikiem.

 Deklarowana klasa szczelności to IP53, czyli:

• 5 - ochrona przed dostępem do części niebezpiecznych drutem + ochrona przed pyłem
• 3 - ochrona przed natryskiwaniem wodą pod dowolnym kątem do 60° od pionu z każdej strony

Jako ekwiwalent powyższej klasy IP producent dodatkowo deklaruje tzw. Pollution Degree 3, co oznacza odporność na: zanieczyszczenie przewodzące lub suche nieprzewodzące zanieczyszczenie, które staje się przewodzące z powodu kondensacji. Występuje w środowisku przemysłowym lub na placach budowy (trudne warunki):

Źródło - LINK

Jednocześnie dozymetr nie jest iskrobezpieczny i nie może być używany w obecności gazów wybuchowych np. w kopalniach z zagrożeniem metanowym. W dodatku podczas transportu lotniczego na wysokości powyżej 8000 stóp (2438 m) może dojść do uszkodzenia okienka mikowego z powodu różnicy ciśnień między gazem wypełniającym licznik a rozrzedzonym powietrzem na tej wysokości. Z tego powodu transport lotniczy może odbywać się tylko w hermetycznym opakowaniu. Pamiętajmy też, że w kabinie samolotu pasażerskiego jest utrzymywane ciśnienie odpowiadające właśnie wysokości 2400 m, a nie poziomowi morza, stąd nawet przy zabraniu dozymetru do kabiny istnieje ryzyko uszkodzenia detektora.

***

Czas na podsumowanie. Ludlum 26-1 można porównać do radiometrów Inspector Alert albo Victoreen 190, od których ma trochę mniejszą czułość, a jednocześnie obudowę ułatwiającą długotrwałe ręczne pomiary lub poszukiwanie źródeł promieniowania. Zaletą jest wysoka czułość, choć trochę ustępująca innym omawianym tu dozymetrom z licznikiem okienkowym, a także liczne opcje konfiguracyjne, największą wadą zaś - niewygodne menu ustawień. Tym niemniej jest to miernik o bardzo dobrych parametrach użytkowych, który poradzi sobie nawet z najsłabszymi źródłami promieniowania. Pamiętajmy oczywiście, że tak czułych dozymetrów nie powinno się "piłować" na wysokich częstościach zliczania, gdyż skraca to żywotność licznika G-M. 

Plusy:

• bardzo wysoka czułość
• liczne opcje konfiguracyjne
• wygodny uchwyt
• niski pobór prądu

Minusy:

• wyjątkowo uciążliwe ustawienia
• konieczność dokupienia filtra promieniowania beta, jeśli chcemy wiarygodnie mierzyć moc dawki gamma

Jeśli spotkaliście się z tym dozymetrem lub innymi modelami z tej serii, albo macie uwagi do powyższego wpisu, dajcie znać w komentarzach!

***

Zachęcam też do wspierania bloga, zarówno pośrednio, poprzez zakup dozymetrów [LINK], jak i bezpośrednio, przez Patronite lub BuyCoffeeTo